自適應遙測系統(適應遙測系統):系統簡介,系統主要誤差,自適應遙測,基本原理,標準

遙測系統是指具有對一定距離的被測對象的某些參數進行測量、傳輸和處理功能的系統，即是將對象參量的近距離測量值傳輸至遠距離的測量站來實現遠距離測量的系統。而自適應遙測系統能實現諸信源頻率特性與信道容量的匹配，並根據諸信源的信息活躍性和諸信源訊息對用戶的價值，重新在諸信源之間分配信道容量。

基本介紹

中文名：自適應遙測系統
外文名：adaptive telemetry
功能：重新在諸信源之間分配信道容量
類屬：多路數據傳輸系統
套用舉例：數傳電台
套用學科：電子科學、通信工程、控制科學

系統簡介,系統主要誤差,自適應遙測,基本原理,標準框圖,標準終端,控制器,匯流排,

系統簡介

遙測系統是指具有對一定距離的被測對象的某些參數進行測量、傳輸和處理功能的系統，即是將對象參量的近距離測量值傳輸至遠距離的測量站來實現遠距離測量的系統。而自適應遙測系統應能實現諸信源頻率特性與信道容量的匹配，並根據諸信源的信息活躍性和諸信源訊息對用戶的價值，重新在諸信源之間分配信道容量。

為了提高系統的有效性和可靠性，可設計成自適應遙測系統。自適應遙測系統對信源特性的自適應集中在傳送端來實現。例如，傳送端可根據有無信號使發信機斷續工作，根據信號頻帶的變化而改變採樣率，根據信噪比的變化而自動調整量化分層數。自適應遙測系統對噪聲源特性的自適應則集中在接收端來解決，即調整接收機匹配濾波器，使輸出信噪比最大。在具有雙向通道的遙測系統中，接收機對信道噪聲的檢測結果可以通過反向通道通知發信機改變編碼方式和調製度。因此，自適應遙測系統在工作原理上也可以看作是一種具有多重反饋的遙測系統。利用大規模積體電路和微處理機可以製成高精度高可靠性的自適應遙測系統。

一種可能的自適應遙測系統的功能示意框圖示於圖。

在圖中，調節器採用了零階固定視窗預測器以實現數據壓縮，ξ₁(t)、ξ₂(t)、…、ξ_n(t)為諸信源輸出的隨機訊息，λ₁，λ₂，。。。λ_n為預測器輸出的諸樣值流的強度。由隨機過程理論分析可知，輸出樣值流強度λ的一般表達式為:

式中，Δ為預測器的視窗值；σ為輸入隨機過程的均方值；ω_I為隨機過程角頻率的均方值且

其中，G(ω)為隨機過程的功率譜密度。這裡假定若:ξ₁(t)、ξ₂(t)、…、ξ_n(t)是常態分配的隨機過程。

圖中所示的自適應伺服器由輸入裝置、快取器和時間標誌產生器組成。它的功能是將數據壓縮後的n個訊息流λ₁，λ₂，。。。λ_n變換為一個和訊息流後送到信道。由群服務理論可知，它有一定的服務原則和服務機制。假定這裡所討論的自適應伺服器採用的服務原則是優先權服務原則，而服務機制是每次同時只輸出一個訊息，每個訊息的服務時間是固定的且等於T(和訊息流中各訊息之間的時間間隔為T)。實現優先權服原則的方法可以是由輸入裝置按其輸入端諸訊息流的優先權形成和訊息流λ_n:，然後送入快取器，與時標一起輸出至信道，也可以是由輸入裝置按其輸出端訊息流進入的順序輸出至快取器，然後由快取器按優先權原則輸出一個和訊息流。描述自適應伺服器的參數有快取器的容量N、快取器的載荷p和傳輸一個訊息的時間T。

在自適應伺服器工作過程中，可能產生訊息延時現象和訊息丟失現象。當某個訊息進入快取器後，在它以前進入快取器的訊息可能尚未從快取器輸出，則剛進入快取器的訊息要等待自己的傳送時刻，而且，到達快取器輸入端的訊息流是個隨機訊息流，所以有隨機延時存在。當某個訊息到達快取器輸入端時，若快取器容量已被占滿，則該訊息不能被寫入快取器，從而產生訊息丟失。由於這兩個現象的存在，在恢復被傳輸的訊息時會產生誤差。

圖中的時標產生器產生重複周期為TM的序列，它的用途是給傳輸的訊息以時間標記，目的是與系統的時統相匹配。

此外，由於信道上各訊息之間的順序是隨機的，所以每個訊息結構中應該有地址碼。

系統主要誤差

上圖所示的自適應遙測系統的主要誤差有（假定自適應遙測系統的碼同步系統是理想的，不產生誤差）

1)零階預測器視窗誤差；

2)訊息的時間採樣誤差；

3)訊息中信息元部在信道傳輸中產生差錯所造成的誤差；

4)訊息中地址碼元在信道傳輸中產生差錯所造成的誤差；

5)自適應伺服器產生的訊息丟失誤差；

6)自適應伺服器產生的訊息延時誤差；

圖表示了沒有訊息丟失情況下和有訊息丟失情況下信息恢復後的波形以及訊息丟失所造成的誤差的波形。

由圖可見，在t₂、t₄、t₆、t₇，等時刻上發生了訊息樣值丟失，一般，每個丟失事件是獨立事件.若在所觀察的時間間隔始端，訊息樣值沒有丟失，則在該時間間隔內Z₅(t)=0，這一事件發生的機率為1-P_T，P_T為任一訊息樣值的丟失機率；若在所觀察時間間隔始端，訊息樣值丟失，但在該時刻的前一個徉值沒有丟失，則在該時間間隔內|Z₅|取值為Δ，這一事件發生的機率為1-P_T。

自適應遙測

基本原理

一般時分制遙測的採樣順序不能隨意改動，即遙測的波道被預先分配好，在每次或每批飛行試驗時都固定不變。要更動這類系統的測量波道或參數，就必須改焊接點或更動測量電纜網。

究其原因，主要是控制多路模擬門啟閉與否的信號取自計數器或環形計數器。在外加時鐘脈衝的推動下，這些控制信號周而復始地循環看，並使模擬門的啟閉也依先後次序周而復始地打開或關閉。

要使多路模擬門的採樣次序由順序變為非順序即隨意採樣，必須把控制信號由順序碼組(順址)變為非順序碼組(變址)。在計數器和解碼篡序與三級計數器的對應關係矩陣之間插入一個順址/變址轉換電路，即帶解碼器的存貯器就可以滿足這個要求。

字線受順序計數器的輸出和三一八變換解碼矩陣所控制，它的切換即字線上出現正電位的次序仍然是按先後並周而復始循環的。由於存貯器的各位線輸出電位與相應字線上的三個電晶體的射極接地與否有關，因此其輸出電位是隨意可變的。如計數器輸出狀態為“000”時，零號線輸出為“010”，1號線輸出為“101”等。如果用某種方法使零號字線上第一個管子的射極接地熔絲斷開，那么其輸出就變成“110”，由此完成了“改寫”工序。存貯器的輸出既然是變址，則用變址去控制多路模擬門，它的採樣順序也必定是隨意的了。這種最簡單的存貯器通常稱為“熔斷式唯讀存貯器”。

可以認為用“改寫”或“掉換”存貯器來改變遙測的採樣次序就是變程式遙測數據採集部分的基本工作原理和獨有的工作特點。圖所示的存貯器和採樣門在結構上就近放置構成了整件式變程式遙測系統。此類系統只適用於完成小範圍或小體積內的測試任務，作為基本和標準狀態，仍以分散按裝、遠控採樣較為實用和常用。

標準框圖

變程式遙測的數據採集部分通常由三個特有單元即控制器、匯流排和標準終端所組成。如圖為其框圖。

標準終端可以放置在各測量點附近，並能通過復用的視頻信道即匯流排將變換後的訊息回送給控制器，再經發射機送往接收端，因此彈上電纜網的連線顯著簡化，重量也大為減輕。

在測量低電平參數時，也不必採用象現有遙測那樣的長電纜或加接專用放大器。還應看到，這種遠置終端、復用匯流排的測量將直接影響慣用的感測器一變換放大器布局，並使它們和標準終端發生更密切的電路和結構方面的聯繫。從某種意義上說，標準終端與多路感測器的結合可以看作是一種新型的多路數字式感測器，它們將物理量直接變為脈碼調製的數字量，並經匯流排與控制器及信道相聯接，藉此完成訊息的控制與傳遞。

標準終端

標準終端亦可稱之為遠置測量單元，它的功能與一般脈碼調製遙測調製器以前各單元的作用相當。其組成如圖所示。

標準終端的主要功能是對大量的模擬或數位訊號按所需要的順序加以採集和變換。標準終端主要的組成有：

1.合路器:亦稱交換子或時分開關，它完成數據的採集任務。較理想的合路器應能傳遞毫伏級低電平及6伏高電平之間的信號，能適應單端或雙端輸入。

2.可控(增益)放大器:其增益應能按程式要求而變。高電平時為1，低電平時為200倍。中間分若干檔，以適應不同的輸入電平。高、低電平合路器在配用增益可控的放大器後，可以省卻大量的單個專用低電平放大器，既節省了硬設備，也降低了耗電量。

3.編碼器:大致有四種編碼方式如鋸齒波、逐次反饋、摺疊級聯及反饋和級聯混合等可供選用。

4.邏解線路:它對整個終端實施控制。通常包括若干門電路、移位暫存器、計數器等數字電路。它接受調了懈器送出的串列變址碼組及定時脈衝完成串並變換，控制採樣，控制群信號放大器的增益及輸入端接線方式，控制編碼器工作並按規定字長在規定時間向調/解器送出串列訊息碼等。此外，邏輯線路還可控制電源供電，使之只在標準終端採樣時才接通電源並使該終端處於訊息傳送狀態。

5.調(制)/解(調)器:完成信道或匯流排編碼及定時提取任務。它將PCM變址碼轉換成適合匯流排或信道傳送的波形或進行反變換。設計時應考慮到突發工作、碼型變換、波形變換、基帶限制及定時提取等間題，並應兼顧所用匯流排的工作特性。

控制器

控制器直接決定了變程式遙測系統的數據採集性能、適應能力、通用性及可控性等。各標準終端按控制器送出的指令完成數據採集、處理及分配任務。標準終端基本上是歸一化的功能塊，因此控制器就應按使用對象及要求結合軟硬體情況綜合考慮。

匯流排

1.選型:在變程式遙測系統中，數據和控制信號的傳送均通過復用的傳輸線進行。

2.控制方式:控制器與標準終端間的匯流排數量。主要與控制方式有關。

3.布局:控制器與標準終端ST間的布局大致有三種。即:(1)直接並聯控制(2)通過匯流排並聯控制(3)通過匯流排串聯控制

自適應遙測系統